KR20140059408A - 온수순환매트용 온수 공급장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 물탱크, 히터에 의하여 상기 물탱크로부터 공급되는 물을 가열시키는 가열부, 상기 가열부 내부에서 발생되는 팽창력에 따라 순환호스로 흐르는 온수를 개폐시키는 압력조절관 및 상기 압력조절관이 개방되는 순간에 상기 물탱크로부터 가열부로 물을 공급하는 유입밸브를 포함하는 온수순환매트용 온수 공급장치를 제공한다.
본 발명에 다르면, 가열되는 물에 의한 팽창력을 이용하여 순환호스를 통하여 온수를 순환시킴으로써 모터를 이용한 순환펌프를 사용하지 않음에 따라 소음에 따른 사용자의 피로감을 근본적으로 해결할 수 있으며, 또한 시즈 히터의 외부를 내열 실리콘을 도포함에 따라 열이 가열탱크와 접촉하는 부분으로만 전도되어 외부로 방출되는 열을 차단함으로써 가열부 자체의 열 손실을 최소화하는 장점이 있다.

Description

온수순환매트용 온수 공급장치{BOILING AND RECIRCULATING APPARATUS FOR HOT-WATER HEATING TYPE MAT}

본 발명은 온수 공급장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 온수매트에 온수를 순환시키기 위하여 순환펌프를 사용하지 않는 온수순환매트용 온수 공급장치에 관한 것이다.

일반적으로 동절기에는 실내 바닥을 국부적으로 난방을 하거나, 단시간에 난방의 효과를 기대할 수 있는 전기장판이나 전기매트가 대중적으로 널리 이용되고 있다. 그러나 전기장판 또는 전기매트의 경우, 발열을 위해 전기를 사용하므로 감전사고의 위험성이 있으며, 자체의 전기적 특성으로 인하여 유해 전자파가 발생하며, 그 전자파가 인체에 유해한 것이 알려지면서 최근에는 고온의 온수를 이용한 온수 매트가 시중에 판매되고 있다.

온수매트는 온수를 가열하여 순환하는 방식으로 온수공급장치와 온수매트로 구성되며, 온수공급장치는 물탱크에 저장된 물을 전기히터 등으로 가열한 온수를 순환펌프를 이용하여 온수매트 내부에 지그재그형상으로 설치된 온수호스를 통해 순환공급한다.

그런데 종래의 온수매트는 물탱크 내부에 순환펌프를 설치하여 강제로 온수를 순환공급하기 때문에 소음이 크고, 물탱크 내부에 저장된 물 전체를 가열하기 때문에 설정온도 이상으로 가열하는 데에 상당한 시간이 소요되며, 이로 인해 전기소모량도 많아지는 문제점이 있었다. 또한 순환펌프를 이루는 모터는 베어링과 회전축 사이에 상기 회전축의 회전을 부드럽게 하기 위한 구리스가 도포되어 있으나, 실내에서 동작하는 모터는 주위로의 열방출이 용이하지 않아 구리스가 수축 또는 응고되어 모터의 원활한 동작을 방해하여 고장이 발생한다는 문제점이 있다.

한편 온수공급장치와 관련된 기술로 대한민국 등록특허공보 제725250호의 "온수매트용 온수공급장치"는 온수저장조에 임시저장된 온수 중 온수매트로 유입되기 직전의 관로를 경유하는 일정량의 물에만 국부적으로 열을 가해 온도를 상승시킴으로써 설정온도까지 도달하는 시간이 종래보다 짧으나 여전히 순환펌프를 사용하고 있음으로 소음 및 순환펌프의 고장 등에 대한 문제점은 여전히 남아 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 물이 가열됨에 따라 발생하는 팽창력에 의하여 온수를 순환시킴으로써 모터를 이용한 순환펌프를 사용하지 않는 온수순환매트용 온수 공급장치를 제공하기 위한 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일실시예인 온수순환매트용 온수 공급장치는 물탱크, 히터에 의하여 상기 물탱크로부터 공급되는 물을 가열시키는 가열부, 상기 가열부 내부에서 발생되는 팽창력에 따라 순환호스로 흐르는 온수를 개폐시키는 압력조절관 및 상기 압력조절관이 개방되는 순간에 상기 물탱크로부터 가열부로 물을 공급하는 유입밸브를 포함한다.

본 발명의 일실시예의 일태양에 의하면, 상기 가열부는 물탱크로부터 유입되는 물이 저장되는 가열탱크, 상기 가열탱크 일측에 형성되는 히터 삽입홈에 삽입되는 시즈 히터(sheath heater) 및 상기 시즈 히터의 외부에 도포되어 열이 외부로 방출되는 것을 차단하는 내열 실리콘을 포함한다.

본 발명의 일실시예의 일태양에 의하면, 상기 압력조절관은 온수 통과홀이 형성되며 스프링의 일측과 연결되어 내측에 고정되어 있는 고정판 및 상기 스프링의 타측과 연결되어 가열탱크로부터 발생되는 팽창력에 따라 왕복운동하는 압력지지판을 포함한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 가열되는 물에 의한 팽창력을 이용하여 순환호스를 통하여 온수를 순환시킴으로써 모터를 이용한 순환펌프를 사용하지 않음에 따라 소음에 따른 사용자의 피로감을 근본적으로 해결할 수 있다.

또한 물탱크 외부로 분리되어 설치되며, 가열탱크내로 유입된 일정량의 물을 시즈 히터(sheath heater)를 사용하여 빠른 시간내에 원하는 온도에 도달할 수 있다.

또한 상기 시즈 히터의 외부를 내열 실리콘을 도포함에 따라 열이 가열탱크와 접촉하는 부분으로만 전도되어 외부로 방출되는 열을 차단함으로써 가열부 자체에서 발생되는 열손실을 최소화하는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 온수순환매트용 온수 공급장치의 구성도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 온수 공급장치의 유입 밸브를 설명하기 위한 사시도이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 온수 공급장치의 유입 밸브의 동작에 따른 물유입 조절부를 설명하기 위한 동작도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 온수 공급장치의 가열부를 설명하기 위한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 온수 공급장치의 압력조절관을 설명하기 위한 사시도이다.

이하의 상세한 설명은 예시에 지나지 않으며, 본 발명의 실시 예를 도시한 것에 불과하다. 또한 본 발명의 원리와 개념은 가장 유용하고, 쉽게 설명할 목적으로 제공된다.

따라서, 본 발명의 기본 이해를 위한 필요 이상의 자세한 구조를 제공하고자 하지 않았음은 물론 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 실체에서 실시될 수 있는 여러 가지의 형태들을 도면을 통해 예시한다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 온수순환매트용 온수 공급장치의 구성도이다.

도 1에서 보는 바와 같이, 온수순환매트용 온수 공급장치(1000)는 가열부(200)로 물을 공급하며, 순환호스(400)내의 온수가 유입되는 물탱크(100), 히터에 의하여 물을 가열시키는 가열부(200), 상기 가열부(200)에서 발생되는 팽창력에 따라 순환호스(400)로 흐르는 온수를 개방 또는 폐쇄시키는 압력조절관(250) 및 상기 압력조절관(250)이 개방되는 순간에 물탱크(100)로부터 가열부(200)로 물을 공급하는 유입조절부(150)를 포함한다.

물탱크(100)는 하측에 순환 배출구(120)가 가열부(200)로 물을 공급하기 위한 물유입 조절부(150)에 연결되어 있으며, 상측에 순환 유입구(110)가 순환호스(400)의 끝단이 연결되어 온수순환매트(900)를 통과한 온수가 유입된다.

가열부(200)는 물탱크(100)와는 물유입 조절부(150)를 통하여 물이 유입될 수 있도록 연결되어 있으며, 순환호스(400)와는 압력조절관(250)을 통하여 연결되어 있다. 가열부(200)는 가열탱크의 일측에 연결되어 있는 히터에 의하여 가열탱크 내부로 유입된 물을 가열시키는 기능을 수행하며, 상기 히터는 제어부의 온도 설정부(310)의 제어에 따라 미리 설정된 온도까지 가열탱크 내의 물을 승온시킨다. 한편 가열탱크 내부에는 도시하지는 않았지만 온도감지센서가 구비되어 제어부의 온도 감지부(320)로 가열탱크 내의 물의 온도를 출력한다. 제어부는 온도 감지부(320) 및 온도 설정부(310)를 포함하며, 온도 감지부(320)는 가열부(200)에 유입되는 물의 온도를 온도감지센서를 통하여 입력되는 온도값을 감지하며, 감지된 가열탱크내의 온도값에 따라 온도 설정부(310)는 히터에 공급되는 전류 또는 전압을 제어함으로써 미리 설정된 온도까지 가열탱크내의 물을 승온시킨다.

가열부(200)는 히터에 의하여 가열탱크내의 물의 온도가 올라감에 따라 물 또는 수증기의 팽창에 의하여 압력(팽창력)이 증가한다. 가열탱크내의 압력이 점차적으로 증가됨에 따라 일정 압력에 도달하면, 압력조절관(250)이 개방되어 가열탱크내에 온수가 압력조절관(250)을 따라 순환호스(400)로 공급된다. 또한 압력조절관(250)이 개방됨과 동시에 물유입조절부(150)의 유입밸브가 개방됨에 따라 물탱크(100)로부터 가열부(200)로 물(가열탱크내의 온수보다 온도가 낮음)이 공급되므로 가열탱크내의 압력은 다시 낮아진다. 이후 가열탱크내의 압력이 낮아짐에 따라 압력조절관(250)도 폐쇄되어 온수를 순환호스로의 공급을 중단된다. 다시 가열탱크의 물이 히터에 의하여 승온되어 압력이 일정 정도 높아질 경우, 유입밸브를 통하여 공급되는 물은 팽창력에 의하여 유입밸브를 밀어냄에 따라 가열탱크로 공급되어 가열탱크내의 물은 외부로 유출 및 유입되지 않은 상태에서 히터에 의하여 가열된다.

본 발명의 일실시예로 가열탱크 내의 압력에 따른 압력조절관 및 유입밸브의 개폐의 동작상태를 설명하면, 가열탱크 내의 압력이 P1에 도달한 경우, 압력조절관이 개방됨과 동시에 유입밸브가 개방되고, 가열탱크내의 압력이 P2에 도달한 경우, 압력조절관이 폐쇄되고 유입밸브는 계속적으로 개방된 상태를 유지하며, 가열탱크의 압력이 P3에 도달하는 경우, 유입밸브는 폐쇄되어 가열탱크는 외부와 단절된 상태가 된다. 여기서 상기 가열탱크내의 압력 P1, P2 및 P3의 크기는 P1 > P3 > P2 이다.

따라서 본 발명의 온수 공급장치(1000)는 모터 등의 순환펌프에 의하지 않고 가열탱크내의 팽창력에 의하여 온수를 순환시키며, 가열탱크내의 압력을 조절하는 압력조절관(250)을 통하여 온수를 순환시키는 힘을 제어할 수 있다.

물 유입 조절부(150)는 물탱크(100)의 순환 배출구(120) 내부에 삽입되는 유입밸브(도 2a 및 도 2b참조) 및 상기 순환배출구(120)의 일측과 가열부(200)의 일측을 연결하기 위한 연결관(152)을 포함하며, 이하 물유입조절부(150), 가열부(200) 및 압력조절관(250)에 대한 상세한 설명은 도 2a 내지 도 4에서 상세히 설명하기로 한다.

도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 온수 공급장치의 유입 밸브를 설명하기 위한 사시도이며, 도 2b는 온수 공급장치의 유입 밸브의 동작에 따른 물유입 조절부를 설명하기 위한 동작도이다.

도 2a에서 보는 바와 같이, 물유입 조절부(150)는 순환 배출구(120) 내부에 삽입되는 유입밸브(130) 및 순환배출구(120)의 연결부(123)와 가열부(200)의 제1 연결구(221, 도 3참조)를 연결시키는 연결관(152)을 포함하며, 물탱크의 물을 가열탱크로 공급하는 기능을 수행한다.

상기 유입밸브(130)는 몸체(131), 상기 몸체(131)의 일측은 물탱크의 물이 유입되는 유입구(136), 몸체(131)의 타측은 가열탱크의 압력을 받는 개폐판(135), 상기 몸체(131)의 측면에는 상기 유입구(136)로부터 유입된 물이 유출되는 유출구(132a, 132b) 및 상기 개폐판(135)이 순환배출구(120)의 단부(122)와 접촉하는 경우, 누수를 방지하기 위기 위하여 개폐판(135)과 순환배출구(120)의 단부(122)를 견고하게 밀착시키기 위한 누수방지 링(134)을 포함하며, 상기 누수방지 링(134)은 실리콘 또는 고무 재질로 이루어질 수 있다.

다음으로 도 2b의 (a)를 참조하면, 순환 배출구(120) 내부에 삽입되는 유입밸브(130)는 가열탱크의 압력(P3)에 이른 경우, 개폐판(135)은 가열탱크로부터 발생하는 팽창력을 받아 순환 배출구(120)의 가이드부(121)를 따라 물탱크쪽으로 이동하여 순환 배출구(120)의 단부(122)와 누수방지 링(134)를 통하여 접촉한다. 따라서 물탱크(100)로부터 유입밸브(130)를 통하여 가열탱크쪽으로 물은 공급되지 않게 된다.

이후 계속적으로 도 2b의 (b)를 참조하면, 히터에 의하여 가열탱크내의 물이 가열되어 가열탱크내의 압력(P1)이 압력조절관(250)의 스프링을 수축시킬 정도로 높아지는 경우, 압력조절관(250)이 개방되어 가열탱크내의 온수가 순환호스쪽으로 배출됨에 따라 가열 탱크내의 압력은 낮아지게 되므로 유입밸브(130)는 순환 배출구(120)의 가이드부(121)를 따라 가열부(200)쪽으로 이동하여 개폐판(135)과 순환 배출구(120)의 단부(122)가 떨어지게 된다. 따라서 물탱크(100)내의 물이 유입밸브(130)의 유입구(136) 및 유출구(132a, 132b)를 통하여 연결관(152)을 따라 가열부(200)쪽으로 공급된다. 한편 유입밸브가 가열부쪽으로 이동시 유입밸브의 유입구(136)의 일측에는 멈춤돌기(139)가 형성되어 유입밸브가 순환배출구(120)에서 이탈하는 것을 방지할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 온수 공급장치의 가열부를 설명하기 위한 사시도이다.

도 3에서 보는 바와 같이, 가열부(200)는 물탱크로부터 유입되는 물이 저장되는 가열탱크(220), 상기 가열탱크 일측에 형성되는 히터 삽입홈(225)에 삽입되는 히터(500) 및 상기 히터(500)의 외부에 도포되어 열이 외부로 방출되는 것을 차단하는 열방출 방지부재(700)를 포함한다.

상기 가열탱크(220)는 제1 연결구(221)을 통하여 연결관(152)과 연결되어 유입밸크의 개폐에 따라 물탱크로부터 물을 공급받으며, 제2 연결구(222)을 통하여 압력조절관(250)과 연결되어 가열탱크내 승온된 물을 순환호스(400)로 공급한다. 가열탱크(220)의 상부는 덮개(210)에 의하여 외부와 차단되며, 하부는 히터 삽입홈(225)이 형성되며, 상기 히터 삽입홈(225)에 히터(500)가 삽입되어 가열탱크 냉의 물을 승온시킨다. 여기서 상기 히터(500)는 금속 파이프(메탈 시즈)에 절연체(MgO 파이더)를 고밀도로 충진, 압축하고 금속 파이프의 중심에 발열선과 단자핀을 연결하여 열전도를 높인 시즈 히터(Sheath Heater)가 이용될 수 있다. 또한 상기 시즈 히터(500)의 외부를 도포(sealing)하여 열이 가열탱크와 접촉하는 부분으로만 전도되게 함으로써 가열부에서 외부로 방출되는 열을 차단하여 열손실을 감소시킬 수 있다.

한편 가열탱크(220) 내부에 저장된 물은 히터(500)에 의하여 계속적으로 열을 받아 압력이 높아지며, 압력조절관(250)의 스프링의 탄성력보다 가열탱크(220)의 내부 압력이 높아지는 경우, 상기 압력조절관(250)을 개방시켜 가열탱크내의 고온의 온수를 순환호스로 배출시키며, 고온의 물이 배출됨과 동시에 유입밸브가 가열탱크쪽으로 이동하여 개방됨으로써 물탱크에 저장된 물이 연결관(152)을 통하여 가열탱크 내부로 유입된다. 계속적으로 물탱크로부터 차가운 물이 유입됨에 따라 다시 가열탱크 내부의 압력은 점차적으로 낮아짐에 따라 상기 압력조절관(250)의 스프링의 탄성력이 가열탱크 내부의 압력보다 크므로 압력조절관(250)은 닫혀져 기열탱크내의 온수를 순환호스로 배출되지 않게 된다.

한편 물탱크의 물의 유입을 조절하는 유입밸브는 가열탱크(220)내의 압력이 낮아진 후 히터에 의하여 다시 가열탱크 내의 물이 가열되어 압력이 높아짐에 따라 유입밸브(130)의 개폐판은 가열탱크내의 팽창력을 받아 순환 배출구의 가이드부를 따라 물탱크쪽으로 이동하여 개폐판과 순환 배출구의 단부와 누수방지 링를 통하여 접촉하므로서 물탱크로부터 유입밸브를 통하여 가열탱크쪽으로 물은 공급되지 않게 된다.

계속적으로 가열탱크(220)는 외부와 단절된 상태에서 히터에 의하여 다시 가열되어 압력조절관(250)을 개방시킬 정도의 압력에 이른 경우, 온수를 다시 순환호스쪽으로 배출함과 동시에 유입밸브를 통하여 물탱크로부터 물이 유입되는 과정을 반복하게 된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 온수 공급장치의 압력조절관을 설명하기 위한 사시도이다.

도 4에서 보는 바와 같이, 압력조절관(250)은 온수 통과홀(255)이 형성되며 스프링(252)의 일측과 연결되어 내측에 고정되어 있는 고정판(251) 및 상기 스프링(252)의 타측과 연결되어 가열탱크(220)로부터 발생되는 팽창력에 따라 왕복운동하는 압력지지판(253)을 포함한다.

도 4를 참조하면, 가열탱크(220) 내의 압력이 상기 압력조절관(250)의 스프링의 탄성력보다 높은 경우, 가열탱크(220) 내의 온수는 팽창력에 의하여 압력지지판(253)을 밀어내어 압력조절관(250)내에 온수 통과 유로(254a,254b) 및 온수 통과홀(255)을 통하여 순환호스(400)쪽으로 이동하게 된다.

가열탱크 내의 온수 배출과 동시에 물탱크로부터 공급되는 물에 의하여 가열탱크내의 압력은 낮아져, 압력조절관(250)의 압력지지판(253)은 가열탱크 쪽으로 이동하여 온수가 순환호스쪽으로 배출되는 것을 방지한다. 여기서 상기 스프링(252)의 탄성력은 가열탱크의 체적 및 순환호스의 직경 등에 따라 가열탱크내의 온수가 순환호스쪽으로 이동(배출)시킬 수 있을 정도의 힘을 갖도록 가열탱크내의 압력에 대응하여 조절될 수 있다.

이상에서는 대표적인 실시 예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.

그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100:물탱크 110:순환 유입구
120:순환 배출구 130:유입밸브
131:몸체 132a,132b:유출구
134:실리콘 링 135:개폐판
136:유입구 150:물 유입 조절부
200:가열부 210:덮개
220:가열탱크 225:히터 삽입홈
221:제1 연결구 222:제2 연결구
250:압력 조절부 251:고정판
252:스프링 253:압력지지판
254a,254b:온수 통과 유로 255:통과홀
400:순환호스 500:히터
700:열방출 방지부재 900:온수순환매트
1000:온수공급장치

Claims (3)

1. 물탱크,
   히터에 의하여 상기 물탱크로부터 공급되는 물을 가열시키는 가열부,
   상기 가열부 내부에서 발생되는 팽창력에 따라 순환호스로 흐르는 온수를 개폐시키는 압력조절관 및
   상기 압력조절관이 개방되는 순간에 상기 물탱크로부터 가열부로 물을 공급하는 유입밸브를 포함하는 온수순환매트용 온수 공급장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 가열부는
   물탱크로부터 유입되는 물이 저장되는 가열탱크,
   상기 가열탱크 일측에 형성되는 히터 삽입홈에 삽입되는 시즈 히터(sheath heater) 및
   상기 시즈 히터의 외부에 도포되어 열이 외부로 방출되는 것을 차단하는 내열 실리콘을 포함하는 온수순환매트용 온수 공급장치.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 압력조절관은
   온수 통과홀이 형성되며 스프링의 일측과 연결되어 내측에 고정되어 있는 고정판 및
   상기 스프링의 타측과 연결되어 가열탱크로부터 발생되는 팽창력에 따라 왕복운동하는 압력지지판을 포함하는 온수순환매트용 온수 공급장치.

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